Nobelovu cenu za fyziku 2023 dostala trojice vědců za „vyfotografování“ elektronů ultrakrátkými světelnými impulzy
Nobelovu cenu za fyziku letos udělila švédská Královská akademie věd třem vědcům za průkopnické experimentální práce vedoucí ke generaci těch nejkratších impulzů světla, jaké má lidstvo k dispozici – v řádech desítek až stovek attosekund. Pro představu: jedna attosekunda je tak krátká, že se jich do jedné sekundy vejde tolik, kolik se vešlo sekund do dosavadní historie celého vesmíru. Přinášíme bližší seznámení s prací letošních laureátů Nobelovy ceny, které vypracovali odborníci z Katedry fyzikální elektroniky FJFI.
Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L’Huillier byli oceněni v souvislosti s jejich nezpochybnitelným přínosem k výzkumu generace vysokých harmonických frekvencí a jednotlivých attosekundových impulzů (1 as = 10-18 s), pomocí kterých je například možné studovat dynamiku valenčních elektronů v atomech nebo molekulách.
Dokázali to interakcí intenzivního femtosekundového laserového impulzu se vzácným plynem, ve kterém silné elektrické pole laseru ionizuje atomy, urychluje uvolněné valenční elektrony zpět směrem k mateřskému iontu a při jejich následné rekombinaci zapříčiní vznik attosekundových imp
Díky možnostem zkracování budícího infračerveného impulzu až na úroveň několika málo optických cyklů se následně skupině Ference Krause podařilo vygenerovat a charakterizovat jediný impulz o délce několika stovek attosekund. V současné době mají ty vůbec nejkratší generované impulzy délku v řádu několika desítek attosekund. Pomocí takto krátkých impulzů je možné „vyfotografovat“ jevy odehrávající se ve valenčních slupkách atomů nebo navzorkovat průběh elektrického pole ve viditelné části spektra.
Tento nástroj nám dnes umožňuje experimentálně nahlédnout do dynamiky mikrosvěta, ověřit fyzikální teorie a modely, kterými jej popisujeme, a přenést získané fundamentální poznatky k vývoji celé řady nových technologií. Teorií a numerickými simulacemi interakce intenzivních laserových impulzů s látkou se dlouhodobě zabýváme i na KFE, FJFI a díky femtosekundovým laserům, které jsou na katedře k dispozici, a těsné spolupráci s centrem ELI Beamlines je naše katedra zapojena jak do teoretického (numerické simulace), tak i do experimentálního výzkumu v oblasti generace a využití vysokých harmonických frekvencí a attosekundových impulzů.